Gasturbinenanlage mit einer Vorwärts- und einer Rückwärtsturbine. Die Erfindung betrifft eine Gasturbinen- anl.a,ge mit mindestens einer Vorwärts- und mindestens einer Rückwärtsturbine, insbeson dere zum Antrieb von Schiffen.
Die Kenn zeichnung der Erfindung besteht .darin, dass die Rückwärtsturbine derart .in den Treib gasstrom eingeschaltet ist, dass ihr Auslass druck höher als der Atmosphärendruck ist, und Vorrichtungen vorhanden sind, mit deren Hilfe während der Nichtbeaunfschlagung der Rückwärtsturbine in deren Gehäuse ein gegenüber dem Arbeitsdruck verminderter Druck aufrecht erhalten wird. Durch die Er findung werden Ventilationsverluste der Rückwärtsturbine bei Vorwärtslauf vermin dert.
Zweckmässig wird die Rückwärtsturbine in einen Kreislauf der Treibgase bezw. der Treibluft eingeschaltet, .der einen gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhten Druck auf weist. Eine Gasturbinenanlage nach der Er findung kann eine Niederdruckturbine auf weisen, die zum Antrieb des Verdichters für die Verbrennungsluft dient, und ausserdem noch mindestens zwei Hochdruckturbinen be- sitzen, von welchen die eine die Nutzarbeit bei Vorwärtslauf und die andere bei Rück wärtslauf leistet.
Die Rückwärtsturbine kann eine Vorrichtung besitzen, mit welcher sie bei Nichtbeaufschlagung während des Vor wärtslaufes beheizt wird. Ferner kann die .Anlage mit einer Steuereinrichtung versehen sein, mittels welcher bei der Umschaltung vom Vorwärts- zum Rückwärtslauf oder um gekehrt, die Summe der Durchströmquer- schnitte für die zu den Turbinen strömenden Treibgase bezw.
Treibluft begrenzt werden kann. .Schliesslich kann noch .eine Sicher heitsvorrichtung, welche die Brennstoff zufuhr bezw. den Treibgasdurchsatz vermin dert, vorgesehen sein, wenn eine unzulässig hohe Drehzahl,der Turbinen auftritt.
Zwei Beispiele des Erfindungsgegenstan des sind auf der Zeichnung in Fig. 1 und 2 vereinfacht zur Darstellung .gebracht.
Durch einen Verdichter -1 (Fig.1 und 2) wird Luft verdichtet, die in einer Er hitzungsvorrichtung 2 auf hohe Temperatur gebracht wird. Die hocherhitzte Luft bezw. die hocherhitzten Gase dienen zum Antrieb einer Vorwärtsturbine 3 und einer Rück wärtsturbine 4, die über ein Getriebe 5 die Schraube 6 eines Schiffes antreiben. Ein Anlassmotor 7 dient zur Inbetriebsetzung der Anlage.
Gemäss der Erfindung ist die Rückwärts turbine 4 derart in den Treibgasstrom bezw. in den Treibluftstrom eingeschaltet, dass ihr Auslassdruck höher als der Atmosphären druck ist. Ausserdem ist ein Organ 8 vor handen, mit dessen Hilfe während der Nicht beaufschlagung der Rückwärtsturbine in deren Gehäuse ein gegenüber dem Arbeits druck verminderter Druck aufrecht erhalten wird. Es wird dadurch möglich, die Rück- wä.rtstu,rbine wegen der Einschaltung in ein hohes Druckniveau kleiner zu bemessen und zu gleicher Zeit beim Leerlauf in einem ver minderten Druck die Ventilationsverluste zu vermindern.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Gastur binenanlage wird die vom Verdichter 1 ver dichtete Luft gleich zur Verbrennung des durch die Leitung 10 dem Brenner 11 zu geführten Brennstoffes verwendet, dessen Menge durch ein Ventil 12 den jeweils vor liegenden Betriebsverhältnissen entsprechend eingestellt werden kann. Die hochgespannten Verbrennungsgase können entweder durch die Leitung 13 strömend die Vorwärtstur bine 3 oder durch die Leitung 14 strömend die Rückwärtsturbine 4 beaufschlagen.
Zur Regelung der Beaufschlagung sind in den Leitungen 13 und 14 Regelorgane 15 und 16 angeordnet, die zweckmässig zum Beispiel durch eine Steuereinrichtung so zueinander in Abhängigkeit gebracht sind, dass die Summe des Durchflussquerschnittes, den sie freigeben, nicht zu gross sein kann und dass für den Fall, dass das eine geöffnet oder mindestens annähernd geöffnet ist, das andere geschlossen ist. Bei Teilbelastungen. insbesondere bei Manövern können also beide Organe 15 und 16 gleichzeitig teilweise ge öffnet sein. Auf die Schraube 6 wirkt dann die Differenz der Drehmomente der Turbi nen 3 und 4.
Das eine Organ 15 kann mit Hilfe eines von Hand zu betätigenden Hebels 17 und ausserdem mit Hilfe des Impulsgebers 1$ über den Hebel 19 und das Gestänge 20 beeinflusst werden. Ein erhöhter Druck im Gaserhitzer 2 verursacht eine grössere Öff nung des Organes 15, während ein kleinerer Druck eine kleinere Öffnung verursacht, so dass in der Brennkammer des Gaserhitzers ein angenähert gleichbleibender Druck auf recht erhalten werden kann.
Die Abgase der Turbinen 3 und 4 ge langen durch die Leitungen 21, 22 und 23 in eine doppelflutige Turbine 24, welche den Verdichter 1 treibt. Die Abgase der Tur bine 24 gelangen durch die Leitungen 25 zu weiteren Verbrauchsstellen oder unmittel bar ins Freie.
An die Abgasleitung 22 ist eine Leitung 26 angeschlossen, mit deren Hilfe die Lei tung 22 und damit das Gehäuse der Rück- wärtsturbine 4 an die freie Atmosphäre an geschlossen werden kann. Schliesslich ist auch in der Leitung 22 noch ein Abschluss organ 27 vorgesehen.
Bei Vorwärtsbetrieb ist das Organ 15 geöffnet, so dass aus der Brennkammer des Gaserhitzers 2 die Treibgase durch .die Vor wärtsturbine strömen können. Dabei sind dann ,die Organe 16 und 27 geschlossen, so dass die Rückwärtsturbine 4 beidseitig von dem Treibgasstrom abgeschlossen ist, dafür aber ist das Organ 8 geöffnet.
Im Innern des Gehäuses der Turbine 4 herrscht also der normale Atmosphärendruck, so dass beim Vorwärtslauf in der Rückwärtsturbine die Ventilationsverluste vermindert sind. Bei Rückwärtslauf ist das Organ 15 geschlossen. dafür aber die beiden Organe 16 und 27 ge öffnet und das Organ 8 geschlossen.
Die Treibgase beaufschlagen damit die Rück wärtsturbine 4, während die Vorwärtstur bine 3 leer mitläuft. Selbstverständlich könnte auch die Vorwärtsturbine 3, ähnlich wie .die Rückwärtsturbine 4, beidseitig vom Treib- gas@strom abgeschlossen werden, um mit Hilfe eines nichtgezeichneten Organes das Innere des Gehäuses mit der Atmosphäre zu ver binden.
Die Gasturbinenanlage nach Fig. 2 arbeitet mit einem Luftkreislauf, welchem mit Hilfedes Vorverdichters 28 in dem Masse neue Luft zugesetzt wird, als zur Beheizung des Gaserhitzers 2 heisse Luft entnommen wird. Die vorverdichtete Luft gelangt durch den Kühler 29 in den Hauptverdichter 1 und dann zum Teil -durch den Rekuperator 30, zum andern Teil durch den Rekuperator 31 in .das Heizelement 32 des Gaserhitzers 2. Die hocherhitzte Luft wird zunächst zur Be aufschlagung der Turbine 33 verwendet, welche den Verdichter 1 treibt. Die Abluft dieser Turbine beaufschlagt entweder die Vorwärtsturbine 3 oder die Rückwärtstur bine 4.
Nach Arbeitsleistung strömt die Luft zu einem grösseren Teil über den Rekupera tor 30 wieder zurück nach dem Verdichter 1. Ein kleinerer Teil der Luft wird als Ver brennungsluft dem Brenner 34 des Gas- erhitzers 2 zugeleitet. Die entstehenden Ver brennungsgase beaufschlagen, nachdem ein Teil ihrer Wärme schon im Rekuperator 31 ausgenützt wurde, noch die Abgasturbine 35 und gelangen dann ins Freie.
Die Verbindungsleitung 36 zwischen den Turbinen 33 und 3 besitzt ein Durchfluss organ 37, mit -dessen Hilfe die Beaufschla gung der Turbine 3 geregelt werden kann. Ein Teil der Treibluft strömt unmittelbar durch die Leitung 36 in die Turbine 3. Ein anderer Teil gelangt aber durch .die Leitung 38 in einen Heizmantel 39 der Turbine 4 und erst von da. in die Turbine 3. Dadurch wird bei Vorwärtsbetrieb die Rückwärtstur bine 4 ständig erwärmt, um gegebenenfalls unmittelbar in Betrieb :genommen werden zu können.
Bei Rückwärtslauf ist das Organ 37 ge schlossen, dafür aber das Organ 40 in der Leitung 41 geöffnet und das Organ 8 ge schlossen. Ausserdem ist auch das Organ 42 in der Leitung 43 geöffnet, so dass die Treib- luft nun durch die Rückwärtsturbine 4 ;ge langen kann.
Da infolge der Aufladung des Luftkreis laufes durch den Verdichter 28 der ganze Kreislauf sich unter einem gegenüber dein Atmosphärendruck wesentlich erhöhten Druck befindet und umgekehrt die Rückwärtstur bine 4 nach Abschliessung vom Kreislauf durch die Organe 40 und 42 durch das Organ 8 mit der Atmosphäre verbunden wer den kann, läuft die Rückwärtsturbine 4 bei Vorwärtslauf unter einem gegenüber dem Betriebsdruck verminderten Druck, so dass die Ventilationsverluste entsprechend vermindert sind.
Selbstverständlich könnte auch die Tur bine 3, ähnlich wie die Turbine 4, durch geeignete Organe bei Rückwärtsbetrieb vom Kreislauf vollständig abgeschlossen und durch ein weiteres Organ mit der Atmo sphäre verbunden werden, so dass -auch ihre Ventilationsverluste beim Leerlauf während des Rückwärtslaufes vermindert werden können.